Articolazione Regionale delle attività del CNR

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1 DCSPI Programmazione Operativa Articolazione Regionale delle attività del CNR 2009 Consiglio Nazionale delle Ricerche

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3 DCSPI Programmazione Operativa REGIONE TOSCANA Istituti esecutori di attività svolte nella Regione Toscana: BIOFISICA (SEDE DI PISA) BIOMETEOROLOGIA (SEDE DI FIRENZE) FISIOLOGIA CLINICA (SEDE DI PISA) GENETICA VEGETALE (SEDE DI FIRENZE) GEOSCIENZE E GEORISORSE (SEDE DI PISA) INFORMATICA E TELEMATICA (SEDE DI PISA) ISTITUTO DI DIRITTO AGRARIO INTERNAZIONALE E COMPARATO (SEDE DI FIRENZE) LINGUISTICA COMPUTAZIONALE (SEDE DI PISA) NEUROSCIENZE (SEDE DI PISA) OPERA DEL VOCABOLARIO ITALIANO (SEDE DI FIRENZE) PROCESSI CHIMICO-FISICI (SEDE DI PISA) SCIENZA E TECNOLOGIE DELL'INFORMAZIONE "Alessandro Faedo" (SEDE DI PISA) ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA DELLA MATERIA (SEDE DI FIRENZE ECRS NEST - LR POLYLAB PISA) STUDIO DEGLI ECOSISTEMI (SEDE DI PISA) TEORIA E TECNICHE DELL' INFORMAZIONE GIURIDICA (SEDE DI FIRENZE)

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5 Provincia di Firenze

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7 Conservazione della biodiversità: Specie arboree da frutto Dati generali Progetto: Tipologia di ricerca: Sede principale svolgimento: Dip. di prevista afferenza: Responsabile indicato: Risorse biologiche e tutela dell'agroecosistema Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree Agroalimentare ANTONIO CIMATO Temi Tematiche di ricerca Individuare e conoscere (distinzione genetica, descrizione morfologica e valutazioni di natura agronomica, fisiologica e metabolica) la biodiversità territoriale di specie arboree da frutto. Implementare la collezione di fruttiferi realizzata dall'ivalsa a Follonica (GR) e che riunisce, attualmente, varietà di pesco, susino, ciliegio, pero, melo, kaki, cotogno e olivo. Mantenere "in sicurezza" la biodiversità in collezione e sviluppare sistemi informatici che descrivono e distinguono le accessioni. Caratterizzare varietà autoctone della Toscana di pesco e di ciliegio per l'elevato contenuto nei frutti di fenoli e carotenoidi; valutare l'attività antiossidante di questi composti. Identificare genotipi di olivo con profili di oli particolari per valore nutrizionale e salutistico (elevati valori in acido oleico, polifenoli e tocoferoli). Ottimizzare la metodologia analitica innovativa (spettroscopia - NIR) e la tecnica colorimetrica (nefelometria) che permettono di predire la tipicità merceologica e qualitativa degli oli vergini di oliva e di classificare l'origine territoriale dei prodotti "DOP". Stato dell'arte Il mantenimento in sicurezza delle collezioni di piante arboree da frutto consente di tutelare il pool genico di accessioni: pesco 1055, susino 12, ciliegio 60, kaki 60, cotogno 50 e olivo 216. I campi collezione di Follonica sono annualmente implementati e sono riservati alla conservazione ex situ del germoplasma frutticolo; l'ivalsa garantisce la disponibilità del materiale vegetale sia per scopi di ricerca sia per la produzione vivaistica. Due sistemi informatici aggiornano la catalogazione del germoplasma mondiale dell'olivo ( e l'archivio elettronico dei fruttiferi Le conoscenze della biodiversità (distinzione genetica, descrizione morfologica e valutazioni di natura agronomica, fisiologica e metabolica) costituiscono una risorsa di valore genetico, scientifico, ecologico, economico e sociale per rispondere alla gestione del territorio e dell'agroecosistema e alle richieste di attività produttive collegate allo sviluppo rurale. Azioni Attività da svolgere Sono state condotte le seguenti attività: a) individuare e caratterizzare (distinzione genetica e descrizione morfologica) varietà locali specifiche di territori e ambienti particolari e rappresentative della biodiversità vegetale di specie arboree da frutto, b) implementare con nuove accessioni la collezione del germoplasma frutticolo realizzata dall'ivalsa presso l'azienda CNR di Follonica (GR), c) coordinare il recupero delle risorse genetiche di olivo autoctone di 5 Paesi del Mediterraneo (progetto RESGEN CFC/IOOC/03) e della Sicilia Orientale e realizzare campi per la tutela della biodiversità, d) mantenere "in sicurezza" la collezione dell'ivalsa, e) sviluppare sistemi informatici, collegati anche alle Istituzioni internazionali, per catalogare la biodiversità e rendere condivisibili le conoscenze e la tutela, f) sviluppare sinergie con il territorio potenziando il valore della biodiversità autoctona di olivo con prodotti agro-alimentari di "nicchia", distinguibili ed efficaci sulla salute per gli elevati effetti nutrizionali (acido oleico, polifenoli e tocoferoli). Infine, sono stati convalidati gli studi per verificare che l'applicazione nel settore oleicolo-oleario di metodologie analitiche (spettroscopia - NIR) e di tecniche ottiche colorimetriche innovative (nefelometria), realizzate in collaborazione con l'ifac di Sesto Fiorentino, sono in grado di predire la tipicità degli oli vergini di oliva (DOP IGP), di fornire informazioni sui più importanti indicatori di qualità di questo alimento e di classificare (fingerprinting ottico) l'origine territoriale del prodotto. Punti critici e azioni da svolgere Mantenere le collezioni "in sicurezza", per tutelare la biodiversità di specie arboree da frutto e per rendere tempestivamente disponibile alla comunità scientifica e al mondo della produzione agricola il materiale vegetale, richiede personale ed un adeguato finanziamento. In questo periodo, la gestione dei campi collezione del CNR (sede di Follonica) è affidata ad un tecnologo che non dispone di altro personale. Il punto critico della commessa è rappresentato dai limitati finanziamenti che essa riceve e che creano ulteriori difficoltà operative per garantire la corretta conduzione dei campi (interventi agronomici e controllo costante dello stato sanitario di accessioni) e le implementazioni che arricchiscono le collezioni.

8 Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Il gruppo di lavoro ha competenze per la gestione, il controllo sanitario e il mantenimento in sicurezza del germoplasma vegetale di piante arboree da frutto. Altre competenze sono riconducibili: alla caratterizzazione e descrizione morfologica delle accessioni, alla distinzione genetica della biodiversità, allo sviluppo di sistemi informatici, che descrivono e distinguono le collezioni di fruttiferi, e all'impiego di tecniche per misurare i profili delle matrici metaboliche legate alla qualità e al valore nutrizionale di prodotti agro-alimentari (composti minori polari, tocoferoli, squalene, fenoli, carotenoidi, zuccheri, ecc.). Le competenze riconosciute al gruppo di lavoro hanno permesso ai ricercatori dell'ivalsa di coordinare lo sviluppo di progetti internazionali specifici per il settore olivicolooleario. Strumentazione L'Ivalsa dispone della collezione di Follonica rappresentativa della biodiversità delle piante arboree da frutto, inoltre, per le attività della commessa, utilizza due aziende: in provincia di Firenze, per i programmi finalizzati all'identificazione di genotipi di olivo adattabili a condizioni ambientali particolari, e in provincia di Grosseto, dove sono stati riuniti i genotipi selezionati per la qualità alimentare (oli di oliva ad elevati contenuti di acido oleico, tocoferoli e polifenoli). Per la caratterizzazione morfologica, la determinazione dei profili genetici e per le determinazioni analitiche nei laboratori è disponibile la seguente strumentazione: Analizzatore di immagine, PCR, Elettroforesi su sequenziatore capillare, cromatografi liquidi ad alta risoluzione, GC e spettrofotometro UV-visibile. Tecniche di indagine In collaborazione con ricercatori CNR (IFAC - Sesto Fiorentino) sono sviluppate tecniche ottiche per classificare le caratteristiche merceologiche e per verificare l'origine geografica di oli vergini di oliva. Inoltre, sono implementate metodologie analitiche che dalle misure in spettroscopia di assorbimento (valori estesi dal visibile all'infrarosso: UV VIS NIR), è possibile predire importanti indicatori di qualità dell'olio vergine di oliva (acidità, numero di perossido, K232, K270 e Delta K), confermare la rispondenza alla tipicità del prodotto (valori % della frazione acidica) e certificare la specifica provenienza geografica "DOP" (valori di riferimento ai disciplinari di produzione). Tecnologie Sono utilizzate metodologie analitiche di spettroscopia (estesa dal visibile all'infrarosso: UV VIS NIR) e misure con sensori ottici (Nefelometria) per predire indicatori di qualità del prodotto olio vergine di oliva e per convalidare la provenienza geografica. I risultati spettrali degli acidi grassi, riaffermati dalle alte correlazioni alle risposte analitiche condotte con strumentazione tradizionale (GS), per la semplicità e rapidità di misurazione, possono trovare facile trasferimento tecnologico nel settore della produzione olearia (classificazione merceologica e qualitativa). La tecnica della nefelometria, nel range spettrale del visibile, tramite misure ottiche (bande del visibile) di colore e torbidità e l'analisi multivariata, è in grado di creare mappe di classificazione in 2D che evidenziano "clusters" indicativi dell'origine geografica degli oli di oliva. Collaborazioni (partner e committenti) Le attività sono state realizzate in collaborazione con nove Partner nazionali e cinque internazionali. a. Individuazione, tutela e conoscenza delle risorse biologiche di piante da frutto: Dipt Biologia Ambientale (Uni/SI) e il Dipt, di Scienze Agrarie e Ambientali (Uni/UD). b. Implementazione con nuove accessioni della collezione del germoplasma frutticolo realizzata dall'ivalsa: Arsia (Regione Toscana). c. Recupero delle risorse genetiche di olivo: Olive Bureau (Idleb - Siria); Institut de l'olivier (Sfax - Tunisia); I.N.R.A., (Rabat - Marocco); I.T.A.F., (Algeri - Algeria); Horticulture Research Institute (Giza - Egitto). d. Mantenere in sicurezza la collezione dell'ivalsa: Consorzio Vivaisti Co.Ri.Pr.O, Pescia. e. Sviluppo di sistemi informatici: IGV-CNR. f. Valorizzare l'olio vergine di oliva per profili nutrizionali e salutistici e per caratteristiche significative dell'origine geografica: Istituti del CNR (IFAC Firenze), del CRA (Olivicoltura/Cosenza), Dipt Produzione Vegetale (Uni-Milano) e Consorzi di Ricerca (Centro Formazione e Sviluppo Agroalimentare della Calabria - Lametia Terme). Cinque soni i committenti alla commessa. Arsia-Regione Toscana: Valorizzazione della Biodiversità di Olivo "Realizzazione di due campi dimostrativi con cultivar "minori" del germoplasma toscano". Assessorato all'agricoltura della Provincia di Grosseto: Valorizzazione della biodiversità territoriale di olivo. Ente Cassa di Risparmio di Firenze: Conservazione e valorizzazione di frutti autoctoni del paesaggio storico culturale della Toscana. Comune di Chiusi: Valorizzazione della cultivar locale di olivo "Minuta". Nuova M.A.I.P. Macchine Agricole Industriali Pieralisi S.p.A.: Ricerca e Sperimentazione Applicativa & Trasferimento delle Innovazioni tecnologiche agli Operatori della filiera Olivicola/Olearia: Confronto di Tecnologiche di estrazione (DMF e 3 fasi) e verifiche sulle produzioni olearie tra due genotipi toscani. Iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate Per acquisire nuove entrate per il 2009, la commessa ha previsto progetti in convenzione ed ha inserito delle nuove proposte sia a carattere territoriale sia a sviluppo internazionale. La disponibilità e l'unicità delle collezioni dell'ivalsa agevolano le adesioni ad attività scientifiche per l'individuazione e la conoscenza delle risorse genetiche di specie arboree da frutto. In particolare, tra le convenzioni previste dalla commessa si segnalano: a) recupero e caratterizzazione genetica di olivi autoctoni per la Provincia di Grosseto (convenzione Assessorato all'agricoltura della Provincia di Grosseto); b) verifica della risposta agronomica e della potenzialità alla produzione di oli monovarietali di "nicchia", distinguibili per gli elevati effetti nutrizionali e salutistici, ed ottenuti dall'impiego, negli

9 oliveti moderni, di specifici ecotipi della biodiversità toscana (convenzione ARSIA Regione Toscana). Ulteriori iniziative sono state inserite nella commessa per l'acquisizione di entrate per il 2009: alcune riguardano il trasferimento delle innovazioni tecnologiche agli operatori della filiera olivicola/olearia, altre, sono programmi di ricerca per potenziare il valore della biodiversità autoctona di olivo e per sviluppare sinergie con il territorio. Tra le prime si riportano: c) metodologie analitiche e tecniche ottiche colorimetriche per predire la tipicità del prodotto DOP (Centro per la Formazione e lo Sviluppo Agroalimentare della Calabria - Lametia Terme), d) valorizzare oli monovarietali nella regione di Catamarca (Argentina). Questa seconda iniziativa, riguarda un'attività di coordinamento scientifico da condurre presso il Dipartimento della Salute dell'università di Catamarca (Argentina). Finanziata per quattro anni dal Common Fund For Commodities (The Netherlands) e dal Governo della Catamarca, l'attività di miglioramento della produzione olearia prevede l'avviamento degli studi nel 2009 con la supervisione del COI (Madrid) e della FAO (Roma). Infine tra i progetti per potenziare il valore della biodiversità autoctona di olivo e per sviluppare sinergie con il territorio, si segnalano due attività: la prima con il Ministero degli Esteri e la seconda con il Consiglio Oleicolo Internazionale. Il Ministero degli Esteri ha già inserito nel III programma esecutivo dell'accordo di Cooperazione scientifica e tecnologica tra il Governo della Repubblica italiana ed il Governo della Repubblica di Albania (periodo ) il progetto: "Valorizzare l'olivicoltura della Repubblica di Albania - Risorse genetiche, qualità e sicurezza alimentare degli oli prodotti in Albania". Le attività saranno coordinato da personale Ivalsa e riceveranno finanziamenti specifici sulla base delle proposte di attività annuale. La seconda iniziativa prevede la sottomissione al Consiglio Oleicolo Internazionale (Madrid) di una proposta progettuale dall'ivalsa per lo sviluppo di strutture vivaistiche in 5 Paesi del Mediterraneo. Finalità Obiettivi Individuare e caratterizzare varietà rappresentative della biodiversità di specie arboree da frutto da territori ed ambienti particolari. Implementare annualmente le collezioni dell'ivalsa riunite nei campi sperimentali di Follonica. Tutelare (ex situ) le biorisorse, verificarne l'identità con la comunità scientifica e renderle disponibili agli agricoltori per produzioni agro-alimentari tipiche e di nicchia. Aggiornare la catalogazione in rete della banca dati dell'ivalsa. Collaborare con le Istituzioni per sviluppare sistemi informativi sulle risorse genetiche di olivo ( Potenziare la valutazione della biodiversità di olivo per aumentare le conoscenze di base, per individuare genotipi dal particolare valore ecologico e produttivo (adattabilità a suoli e ambienti marginali, produzione di oli vergini di oliva con elevati contenuti in acido oleico, polifenoli, tocoferoli) e per poter sviluppare sinergie con il territorio. Ottimizzare sensori ottici (Nefelometria) e metodologie analitiche (spettroscopia di assorbimento estese dal visibile all'infrarosso), di facile trasferimento al settore oleario, per classificare l'origine territoriale e la tipicità degli oli di oliva Risultati attesi nell'anno Le attività della commessa prevedono di integrare le collezioni della biodiversità di specie arboree da frutto con altre accessioni di ciliegio, melo, pero e olivo di origine autoctona per la Toscana e da altre regioni nelle quali sono in corso ricerche in collaborazione con altre Istituzioni; inoltre, di garantire la conservabilità e il mantenimento in sicurezza delle collezioni presenti nell'azienda Ivalsa-CNR di Follonica. Sarà implementato il sistema informatico ( che aggiorna la catalogazione del germoplasma mondiale dell'olivo. La prosecuzione degli studi per caratterizzare e valorizzare la biodiversità autoctona di olivo permetteranno di identificare genotipi i cui frutti sono in grado di fornire oli vergini di oliva di "nicchia", perché distinguibili ed efficaci per gli elevati effetti nutrizionali e salutistici (acido oleico, polifenoli e tocoferoli). Le prove agronomiche sulla validità di queste piante, in particolari ambienti toscani, permetteranno di integrare le scelte varietali per i nuovi impianti e di sviluppare particolari sinergie con il territorio. Le attività del 2009 forniranno la conferma, dell'affidabilità di tecniche ottiche colorimetriche (Nefelometria) e di metodologie analitiche (Spettroscopia - NIR), che è possibile offrire preventivamente, e senza la necessità di analisi chimiche convenzionali, specifiche informazioni sulla regione di origine del prodotto e su importanti indicatori di qualità dell'olio vergine di oliva. Misure dell'attività antiossidante e del contenuto totale in polifenoli e carotenoidi permetteranno di identificare frutti di varietà di pesco e ciliegio, autoctoni della toscana, dagli elevati effetti nutrizionali e salutistici. Potenziale impiego - per processi produttivi Lo sviluppo delle conoscenze sulla biodiversità territoriale di specie arboree da frutto permette di caratterizzare materiale vegetale autoctono in grado di sviluppare sinergie con il territorio. Il materiale vegetale caratterizzato (valutazioni di natura agronomica, fisiologica, metabolica, funzionale, ecc.) costituisce, difatti, una risorsa sia per gli agricoltori sia per la comunità. Ai primi, perché dalle conoscenze della biodiversità è possibile identificare percorsi di ampliamento delle realtà produttive, percorsi finalizzati all'espansione di prodotti tipici e di nicchia e quindi di poter elevare e diversificare i redditi. Alla comunità, perché l'uso appropriato delle risorse genetiche risponde alla più equilibrata gestione del territorio e dell'agro-ecosistema e anche, più in generale, perché può dare nuove risposte alle richieste di attività collegate allo sviluppo rurale. L'integrazione nel settore oleicolo-oleario di misure ottiche che evidenziano l'origine geografica degli oli vergini d'oliva qualifica il processo di filiera e tutela meglio consumatori e produttori.

10 - per risposte a bisogni individuali e collettivi La tutela e il mantenimento in sicurezza delle collezioni dell'ivalsa consentono di rendere disponibili a livello territoriale, nazionale e internazionale accessioni rappresentative delle risorse genetiche di pesco, susino, ciliegio, pero, kaki, cotogno e olivo. Lo scambio e la distribuzione del pool genico alla comunità scientifica promuovono attività di miglioramento, di selezione e di distinzione genetica della biodiversità. La disponibilità e le conoscenze delle collezioni garantiscono l'adesione alle richieste di collaborazione con istituzioni nazionali ed internazionali, di partecipare ai programmi di gestione del territorio e di sviluppo rurale e di promuovere progetti finalizzati allo sviluppo di beni e di nuovi prodotti specifici del settore agroalimentare. Moduli Conservazione della biodiversità: Specie arboree da frutto CIMATO Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree

11 Salvaguardia e valorizzazione delle specie arboree Dati generali Progetto: Tipologia di ricerca: Sede principale svolgimento: Dip. di prevista afferenza: Responsabile indicato: Risorse biologiche e tutela dell'agroecosistema Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree Agroalimentare MAURIZIO LAMBARDI Temi Tematiche di ricerca La Commessa si pone come obiettivo la salvaguardia e la valorizzazione delle specie arboree sia a fini produttivi (frutto, legno, sostanze ad attività biologica), sia per la protezione dell'ambiente. In questo, la Commessa si avvale della lunga tradizione e delle competenze presenti presso l'ivalsa relativamente alla caratterizzazione, propagazione, salvaguardia e valorizzazione delle specie arboree, proponendo un pool di ricerche che possono inquadrarsi nei seguenti settori tematici: raccolta, selezione e caratterizzazione morfo-fisiologica e biomolecolare del germoplasma di specie da frutto, forestali ed ornamentali; miglioramento delle tecniche di propagazione in vivo e allevamento in vivaio; sviluppo di procedure di coltura in vitro, micropropagazione e conservazione in crescita rallentata; applicazione della tecnologia criogena alla conservazione del germoplasma; studio dei meccanismi di risposta di specie Mediterranee a condizioni di stress abiotici; caratterizzazione e valorizzazione di specie arboree e arbustivi a fini produttivi (frutti, legname di qualità, sostanze ad elevata attività bio-farmacologica) e per la preservazione del territorio Stato dell'arte Le piante arboree e i prodotti che da queste derivano occupano un importante ruolo nel panorama economico italiano e interessano un consistente numero di operatori del comparto agricolo (vivaismo, produzione e lavorazione della frutta) e di quello dell'industria del legno. Ammonta ad oltre 60 milioni la produzione di piante da frutto da vivaismo tradizionale o da micropropagazione (per il 50% di elevato standard qualitativo), alla quale si somma una PLV di 2.5 mil di Euro di piante ornamentali. Nonostante questi importanti dati economici ed occupazionali, la ricerca nel settore della propagazione e della valorizzazione delle specie arboree è caratterizzata da elevata frammentarietà e scarsa reattività al mutare delle richieste che pervengono dal settore pubblico e privato. In tal senso, le biotecnologie e l'applicazione al settore di nuovi strumenti di indagine sperimentale potrebbero determinare una consistente modernizzazione del settore, fornendo procedure più efficienti di propagazione in vivo ed in vitro, tecnologie avanzate di conservazione del germoplasma, proposte per un migliore e più variato sfruttamento delle risorse produttive delle specie arboree. Azioni Attività da svolgere PROPAGAZIONE IN VIVO E IN VITRO: (i) proseguiranno, pur con le difficoltà evidenziate in fase di Consuntivo 2008, le indagini per l'individuazione di marcatori della rizogenesi in vivo di olivo; inoltre, sarà valutata la capacità di autoradicazione in "mist propagation" di cultivar di olivo autoctone dell'abruzzo; (ii) proseguirà l'analisi morfologica e molecolare su piante di olivo prodotte in vitro, tramite proliferazione di gemme ascellari ed embriogenesi somatica; si condurranno inoltre analisi per caratterizzare il prodotto trasformato (olio) proveniente dai varianti somaclonali in campo; (iii) lo studio intrapreso sulla coltura liquida per immersione temporanea, alternativa al substrato agarizzato, valuterà l'effetto sulle colture dello scambio gassoso, attraverso la realizzazione di un prototipo sperimentale a "fiasche gemelle ventilate"; (iv) sarà intrapreso un nuovo studio sul dinamismo post-incendio in pinete di Pino d'aleppo percorse da incendio nell'estate del 2007; in particolare, lo studio intende verificare l'esito della rinnovazione di Pino d'aleppo, con sgombero e senza sgombero delle piante portaseme. CARATTERIZZAZIONE E SALVAGUARDIA: (i) proseguirà lo studio sulla caratterizzazione morfologica e molecolare in olivo, tentando di derimere, così come per il 'Moraiolò, i problemi legati alle sinonimie e omonimie varietali; un analogo studio sarà avviato per la caratterizzazione di cultivar della regione Abruzzo; (ii) sarà intrapreso uno studio sulla caratterizzazione molecolare di cultivar di castagno, diffuse in tre areali della Toscana; (iii) inizierà una prova di conservazione in crescita rallentata (a 4 C, su substrati diversificati per la componente glucidica) di specie ornamentali, nell'ambito del progetto "VITROFLOR", finanziato dal MiPAF; (iv) proseguiranno gli studi di ottimizzazione della procedura di "crioconservazione di gemme dormienti" di melo e kaki, operando su un numero più ampio di accessioni; in particolare, si tenterà di ottimizzare le fasi di pre-trattamento al freddo e di disidratazione dei segmenti uni-nodali introdotti in crioconservazione. Lo studio sulla conservazione di semi poliembrionici dall'antica collezione di agrumi della 'Villa Medicea di Castellò proseguirà, nell'intento di arricchire la criobanca di nuove accessioni. Infine, sarà intrapreso uno studio sulla crioconservazione di colture cellulari embriogeniche di

12 Fraxinus excelsior, applicando una tecnica di "slow-cooling" sviluppata presso la Catholic University di Leuven con la quale si collaborerà. VALORIZZAZIONE: (i) si continuerà ad investigare il fenomeno della "cross tolerance" in piante di Ligustrum vulgare sottoposte a stress salino in condizioni di differente irraggiamento solare (ombrggiamento parziale o pieno sole, tagliando o no la radiazione UV). Si condurranno misure sulla biosintesi dei flavonoidi e sul ruolo svolto da xantofille antiossidanti nei meccanismi di risposta ai vari stress ambientali; (ii) proseguiranno le osservazioni sugli impianti sperimentali di olivo e pero, costituiti per la produzione di legno di qualità e la valutazione delle potenzialità delle specie per la "duplice attitudine" (produzione di frutti e legno); (iv) proseguiranno gli studi di xilogenesi, valutando il ruolo degli zuccheri solubili nel differenziamento dei meristemi secondari in diversi cloni di pioppo. L'obiettivo di tale indagine è indagare il ruolo limitante della componente carboidratica solubile nel differenziamento dello xilema. Per raggiungere tale obiettivo, verrà studiata la relazione fra la fenologia della crescita radiale e della formazione dello xilema e il contenuto in carboidrati solubili nella zona cambiale in Populus x euroamericana (clone I-214) e Populus deltoides (clone Dvina). Lo studio prevede il campionamento di porzioni di fusto a cadenza bisettimanale per tutta la durata dell'anno solare in un impianto di 3 anni di pioppo del CRA-ISP di Casale Monferrato, seguito da analisi isto-anatomiche della zona cambiale eseguite presso il Dipartimento TESAF dell'università degli studi di Padova, in collaborazione con il Départment des Sciences Fondamentales-Universitè du Quebec. Inoltre, proseguirà l'indagine sulla dinamica di crescita intrannuale in P. x euroamericana e P. deltoides, mediante dendrometri ad alta risoluzione, messi a punto attraverso un collaborazione tra CNR-IVALSA e INRA di Orlèans. Punti critici e azioni da svolgere 1. Si conferma quanto evidenziato negli anni precedenti. Infatti, ancora per il 2009 permarranno le condizioni di difficoltà, già evidenziate negli anni precedenti. Infatti, un programma di così ampio respiro necessita ovviamente di un supporto adeguato in termini di personale, strumentazione e strutture logistiche. Purtroppo l'ivalsa si trova tuttora ad affrontare questa fase di rinnovamento con carenze di personale (per mancanza di turn-over), strumentazione scientifica (per obsolescenza di varie apparecchiature) e infrastrutture (serre e campi sperimentali, in fase di realizzazione). A questo, ancora per il 2009, si tenterà di sopperire con opportune collaborazioni e convenzioni che, pur determinando in generale un positivo sinergismo a beneficio della qualità delle ricerche, nel caso degli studi sulla propagazione in vivo risultano assai penalizzanti. Infatti, il ricorso a strutture private per la conduzione delle prove ne impedisce una costante supervisione e ne aggravia i costi. 2. Fortunatamente, almeno per l'aspetto della propagazione, si prevede di risolvere il problema nel con il completamento delle infrastrutture relative alla serra di propagazione e dell'annesso capannone polifunzionale. In tal senso, è stata inoltre attivata la collaborazione con il dipartimento Energetica della Facoltà di Ingegneria di Firenze per la realizzazione di manufatti destinati al risparmio energetico nella struttura in progetto. I fondi per la realizzazione sono, per adesso, tutti a carico del bilancio CNR. Si auspica che durante la realizzazione possano pervenire dei contributi da Enti locali. 3. Anche l'azienda "Santa Paolina" di Follonica, ove si localizzano collezioni e campi sperimentali, risente molto della mancanza di strutture adeguate e macchinari di proprietà CNR, dovendo pertanto spesso ricorrere a ricerche svolte presso le strutture del committente. Presso l'azienda, si profonderà il massimo impegno per il reperimento di fondi sufficienti a pagare, nelle forme possibili, personale tecnico per la realizzazione delle sperimentazioni, anche attraverso contatti e riunioni volte a preparare un partneriato per tentare la partecipazione a bandi nazionali e europei. 4. Riguardo agli studi innovativi di crioconservazione delle risorse genetiche, l'assenza in Italia di altri gruppi di ricerca dediti a questo settore di indagine, nonchè la mancanza di esempi di criobanche attive (già esistenti in altri Paesi europei ed extra-europei), rende assai più problematica l'attività di sviluppo e di promozione della tecnologia criogena condotta presso l'ivalsa. A questo si cerca di sopperire con numerose collaborazioni con gruppi esteri e con una partecipazione attiva all'azione COST 871 "Cryopreservation of Crop Species in Europe", per la quale l'ivalsa ha rappresentante nel Management Committee. Inoltre, sfruttando un lungo percorso di collaborazione tra l'ivalsa e il Centro Sperimentale "Po di Tramontana" di Veneto Agricoltura, si stanno gettando le basi per la realizzazione di una "Criobanca del Germoplasma del Veneto", che costituerebbe il primo esempio in Italia di conservazione della biodiversità vegetale con questo approccio innovativo. Un progetto in tal senso è già stato sottoposto alla Direzione della Ricerca e Sperimentazione di Veneto Agricoltura ed è attualmente in attesa di valutazione. Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Tra i Ricercatori ed il personale Tecnico partecipante alla Commessa si possono reperire le competenze necessarie per un corretto svolgimento delle ricerche proposte. In particolare, il gruppo di Ricercatori comprende 7 laureati in Scienze Agrarie e un laureato in Chimica, con esperienze scientifiche diverse, ma ben integrantesi, nei settori della propagazione, delle biotecnologie e della fisiologia delle specie arboree. Inoltre, l'ivalsa comprende laboratori (i) di biotecnologie, dotati della strumentazione necessaria per condurre prove sperimentali di coltura e conservazione in vitro, di crioconservazione (mediante vitrificazione) e di analisi gas-cromatografica, (ii) di caratterizzazione biomolecolare (mediante RAPDs), (iii) di biochimica per l'analisi di metaboliti secondari, (iv) di isto-anatomia per l'osservazione di sezioni semi-fini al microscopio ottico. La strumentazione scientifica ed informatica di cui sono dotati i laboratori garantisce l'applicazione di tecniche di indagine sperimentale di ottimo livello scientifico.

13 Strumentazione Larga parte delle attività sperimentali della Commessa possono essere efficacemente svolte con risorse strumentali presenti nell'ivalsa. Queste consistono in (i) Biotecnologie e coltura in vitro: 4 cappe a flusso laminare, 2 celle climatiche ad elevata intensità luminosa (fino a lux), 4 armadi climatici; (ii) Laboratorio di Conservazione In Vitro e Crioconservazione: gas-cromatografo a colonne impaccate per l'analisi di CO2 (TCD) e etilene (FID), 2 armadi climatici per la conservazione in crescita rallentata, dewar per azoto liquido (35 lt) per lo stoccaggio dei campioni in cryovials; (iii) Isto-anatomia e microscopia: Microscopio ottico POLYVAR, Microtomo 2050 SUPERCUT, Criostato FRIGOCUT 2800 con raffreddamento fino a -40 C; (iv) Caratterizzazione biochimica e molecolare: analizzatore di immagine, fluorimetro, spettrofotometro, PCR-thermal cycler, sistemi elettroforetici, SDS-PAGE 2-D-elettroforesi, elettroforesi per acidi nucleici. Inoltre, gli studi di microscopia possono avvalersi della strumentazione del Ce.M.E. dell'area di Ricerca CNR di Firenze. In tutti gli altri casi, ci si avvale di opportune collaborazioni con altri Istituti CNR o dell'università. Tecniche di indagine La valorizzazione delle competenze scientifiche e della strumentazione IVALSA è obiettivo primario di questa Commessa. Tutti i partecipanti, infatti, derivano dall'ex-ipsl, il primo e unico Istituto CNR interamente dedito al miglioramento delle tecniche di propagazione, alla caratterizzazione e alla valorizzazione delle specie arboree. Proprio nell'ex-ipsl, ad esempio, fu realizzato uno dei primi laboratori italiani di coltura in vitro. Questo fa sì che, relativamente agli studi di propagazione e di conservazione in vivo e in vitro, si persegua il connubio tra ricerca di più immediata ricaduta applicativa (miglioramento delle tecniche di propagazione in vivo e di micropropagazione) e ricerca di "medio/lungo termine" (es., markers della rizogenesi, studi di base in sistemi di rigenerazione in vitro, crioconservazione). Anche gli studi di biologia molecolare e fisiologia dello stress si basano su competenze riconosciute a livello nazionale ed internazionale, ma necessitano di collaborazioni per obsolescenza della strumentazione IVALSA. Importanti indagini organolettiche sugli oli d'oliva, infine, combinano competenze di assaggiatori esperti con analisi chimica mediante HPLC e PTR-MS. Tecnologie Collaborazioni (partner e committenti) Per lo svolgimento delle linee di ricerca costituenti la Commessa, l'ivalsa si avvale di numerose collaborazioni con Università e Istituzioni di ricerca italiane e straniere. Tra quelle che maggiormente interagiscono con le linee di ricerca della Commessa si devono ricordare: Dip. di Biologia delle Piante Agrarie (UNI/PI), Dip. di Ortoflorofrutticoltura (UNI/FI), DISTAF (UNI/FI) e IRNA/Inst. de Recursos Naturales y Agrobiologia (Sevilla, Spagna) per gli studi inerenti la propagazione in vivo e in vitro e i markers della rizogenesi; Dip. SINFIMIZIO (UNI/PA), IAS/Inst. de Agricoltura Sostenible (Cordoba, Spagna) e CNR/CeME per gli studi di isto-anatomia; School of Biological Sciences (UNI/Derby, UK), Gebze Institute of Technology (Istanbul, Turchia), Università Cattolica di Leuven (Belgio), CNR/IGV (sezione di FI), Dip. di Biologia Evolutiva e Funzionale (UNI/PR) e Veneto Agricoltura per gli studi di conservazione in vitro e crioconservazione; Dep. Agronomia, Uni/Cordoba (Spagna), Dip. di Scienze Ambientali (UNI/SI), Dip. Difesa e Coltivazione Specie Legnose (UNI/PI), Dip. Scienze Farmaceutiche (UNI/FI), CNR/IFAC, ARSIA, Regione Toscana e COI per gli studi inerenti la caratterizzazione di metaboliti secondari ad elevato valore nutrizionale e salutistico in oli d'oliva, in ciliegio e in specie Mediterranee.

14 Iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate Tutti i partecipanti alla Commessa sono consapevoli della necessità di auto-finanziare, per quanto possibile, lo sviluppo delle proprie ricerche attraverso progetti e convenzioni. Per questo si prevede di intensificare i contatti e le collaborazioni con gruppi di ricerca nazionali e stranieri, allo scopo di creare i presupposti per la partecipazione a bandi di ricerca con buone probabilità di successo. Relativamente al 2008, la Commessa ha fatto un passo avanti rilevante nell'acquisizione di fondi da finanziamenti esterni. Per il 2009, si attende risposta sul finanziamento dei seguenti programmi di ricerca: 1. Progetto "Tecnologie innovative per la tutela della biodiversità vegetale mediante crioconservazione e realizzazione di una CRIOBANCA del germoplasma di Citrus della Villa Medicea di Castello", 2 anno, sottoposto all'ente Cassa di Risparmio di Firenze (Responsabile: M. Lambardi); 2. Progetto "VITROFLOR - Innovazione delle tecniche in vitro per il miglioramento quali-quantitativo del materiale di propagazione di piante ornamentali (floricole e da vivaio)", sottoposto dalla Vivai Piante Battistini al Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali (Responsabile U.O. 3: M. Lambardi); 3. Progetto "CRIOVENETO - Costituzione di una criobanca (=centro di conservazione in azoto liquido) per il germoplasma vegetale del Veneto", sottoposto alla Direzione Ricerca e Sperimentazione di Veneto Agricoltura (Responsabile: M. Lambardi); 4. Progetto diricerca per la completa caratterizzazione del germoplasma olivicolo abruzzese, in collaborazione con ARSSA Regione Abruzzo (Responsabile: C. Cantini); 5. Presentazione di domanda "a sportello" presso l'arsia-regione Toscana per lo sviluppo di un sistema di monitoraggio veloce dell'olio extravergine di oliva mediante strumentazione NIR (Reponsabile C. Cantini); 6. Convenzione con la CORIPRO di Pescia (LU) per la realizzazione e gestione di un campo di moltiplicazione dell'olivo per la certificazione nazionale (Responsabile: C. Cantini); 7. Convenzione con Veneto Agricoltura su "Attività di conservazione in vitro di germoplasma vegetale" (Responsabile: M. Lambardi); 8. Collaborazione con Comune di Follonica e Società VEMAR di Grosseto per la realizzazione di un impianto pilota di fitodepurazione con utilizzazione a scopo conservativo del germoplasma delle zone umide toscane (Responsabile: C. Cantini). Inoltre si segnalano le seguenti iniziative che interesseranno l'azienda Sperimentale "Santa Paolina" di Follonica: (i) realizzazione di un campo di moltiplicazione di materiale vegetale di olivo per la produzione di piante certificate; (ii) realizzazione di giornate dimostrative per la utilizzazione di macchinari in campo destinati alla lavorazione del legno di specie forestali; (iii) costituzione di campi di germoplasma frutticolo e forestale; (iv) produzione di semi certificati da destinare all'attività vivaistica regionale. Finalità Obiettivi Gli obiettivi generali che si pone la Commessa ricadono nell'ambito della propagazione, della salvaguardia e della valorizzazione produttiva delle specie arboree. Propagazione: in questo ambito si punterà sia ad ampliare le conoscenze di base relativamente alla radicazione di talee (caratterizzazione di markers della rizogenesi), sia ad un avanzamento tecnologico della propagazione in vivo ed in vitro (micropropagazione), con particolare attenzione a sistemi efficienti ed innovativi di coltura in vitro (embriogenesi somatica, semi sintetici, coltura liquida). Salvaguardia, attraverso il miglioramento delle procedure di conservazione in crescita rallentata, lo sviluppo di tecniche innovative di crioconservazione di embrioni ed espianti da vitrocoltura (vitrificazione, incapsulazione/disidratazione, "droplet-freezing method"), l'ampliamento delle conoscenze sui meccanismi di resistenza allo stress di specie Mediterranee. La valorizzazione delle specie arboree punterà primariamente alla caratterizzazione di specie sia per la produzione di metaboliti di interesse nutrizionale e salutistico, sia per la duplice attitudine (frutti, legname di qualità).

15 Risultati attesi nell'anno I principali risultati attesi nel 2009 sono: la caratterizzazione e selezione di nuovi genotipi di olivo, provenienti da embriogenesi somatica, con caratteri interessanti per portamento delle piante e produttività; la realizzazione di un prototipo di sistema di coltura liquida ventilata ad immersione temporanea e la sperimentazione su specie ornamentali; il perfezionamento di procedure di crioconservazione per germoplasma di melo e di kaki, basate sull'innesto di gemme dormienti sottoposte a disidratazione e conservazione in azoto liquido; la prosecuzione del progetto di replica in crioconservazione dell'antica collezione di agrumi della 'Villa Medicea di Castellò in Firenze; in questo anno, altre accessioni saranno sperimentate per l'attitudine del seme alla conservazione in azoto liquido; la caratterizzazione tecnologica del legno da impianti sperimentali d'olivo a duplica attitudine; l'acquisizione di informazioni sulla relazione fra la fenologia della crescita radiale e della formazione dello xilema in cloni di pioppo di forte interesse commerciale, come il Populus x euroamericana (clone I-214) ed il Populus deltoides (clone Dvina); tali risultati potranno essere utilizzati nei programmi di miglioramento genetico della specie. I risultati ottenuti saranno oggetto di rapporti scientifici, presentati in Congressi internazionali e/o sottoposti per la pubblicazione in riviste specializzate. Inoltre, saranno effettuati incontri tecnici per la divulgazione dei risultati emersi dalle diverse ricerche. Potenziale impiego - per processi produttivi La attività previste dalla Commessa rispondono alle richieste che provengono da vari settori del mondo produttivo agrario, tra i quali vanno menzionate: le Aziende Vivaistiche e i Consorzi di produzione di specie arboree, relativamente agli studi inerenti la propagazione in vivo; i laboratori commerciali di micropropagazione, nei vari aspetti riguardanti la propagazione e la conservazione in vitro; le Aziende e i Consorzi di produzione, in particolare per gli studi inerenti le caratteristiche organolettiche e salutistiche dell'olio di oliva; le Industrie farmacologiche, relativamente alle ricerche incentrate sulla caratterizzazione di metaboliti ad attività bio-farmacologica. - per risposte a bisogni individuali e collettivi Alcune ricerche proposte rispondono pienamente a bisogni individuali e collettivi. Lo sviluppo di tecniche di crioconservazione, ad esempio, si pone nell'ottica di fornire uno strumento innovativo e ad elevata garanzia geneticosanitaria per la salvaguardia della biodiversità delle specie arboree. Gli Enti preposti alla conservazione del germoplasma ne potrebbero trarre grande beneficio con la costituzione di criobanche, delle quali già sono disponibili i primi esempi nel mondo. Di grande rilievo risultano inoltre gli studi su metaboliti secondari ad attività biofarmacologica. In tal senso, importanti sono le potenzialità offerte nella cura della salute umana da matrici vegetali ad elevata complessità polifenolica, quali quelle di specie sempreverdi Mediterranee. Esperimenti sono in corso con estratti fogliari di varia provenienza per contrastare l'effetto di radicali liberi sulle cellule dell'epidermide o inibire l'autossidazione delle lipoproteine a bassa densità, causa di danni cardio-circolatori e vascolari. In questo contesto sono anche gli studi sulla produzione di oli vergini d'oliva di elevate caratteristiche organolettiche e nutrizionali. Moduli Salvaguardia e valorizzazione delle specie arboree LAMBARDI Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree

16 EVOLUZIONE E ANALISI DELLA DIVERSITÀ GENETICA IN PIANTE FORESTALI Dati generali Progetto: Tipologia di ricerca: Sede principale svolgimento: Dip. di prevista afferenza: Responsabile indicato: Risorse biologiche e tutela dell'agroecosistema Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto di genetica vegetale Sede di Firenze Agroalimentare GIOVANNI GIUSEPPE VENDRAMIN Temi Tematiche di ricerca Identificazione di marcatori adattativi e neutrali (genoma nucleare, plastidiale e mitocondriale); Studio della struttura ed evoluzione della diversità genetica entro a tra popolazioni naturali; Analisi di polimorfismi in geni candidati coinvolti nell'espressione di caratteri adattativi (resistenza a stress idrico e fenologia); Analisi di polimorfismi neutrali (genoma nucleare e organellari) e filogeografia (dinamica passata); Studio della struttura ed organizzazione dei genomi nucleare, plastidiale e mitocondriale; Studio della dinamica della diversità genetica presente e futura: flussi genici; Genetica della conservazione: definizione di metodi di conservazione in situ ed ex situ delle risorse genetiche Stato dell'arte La conoscenza della diversità assume un ruolo strategico in programmi volti a preservare il potenziale adattativo delle popolazioni rispetto ai cambiamenti ambientali. Recentemente, molta attenzione è stata rivolta alle potenzialità dell'analisi di associazione (association analysis) e di altri approcci di genetica delle popolazioni per la dissezione di caratteri adattativi. Questi approcci potrebbero permettere di rilevare fino alla singola sostituzione nucleotidica responsabile della variazione fenotipica ma al contenpo richiedono una preliminare conoscenza di parametri genetici di popolazione, quali diversità e differenziazione genetica, entità del linkage disequilibrium, e come questi variano nel genoma. I lunghi cicli vitali della maggior parte delle piante arboree rappresentano un importante limite nello studio delle basi genetiche di caratteri complessi, e per questo approcci basati su i) linkage disequilibrium mapping e ii) identificazione di regioni soggette a selective sweeps potrebbero essere particolarmente promettenti in questi organismi. Azioni Attività da svolgere Punti critici e azioni da svolgere Competenze, tecnologie e tecniche di indagine I partecipanti alla commessa hanno competenze nel settore specifico della genetica di popolazione e della conservazione di specie forestali. Più in particolare, il gruppo dispone di specifiche competenze: sullo sviluppo e caratterizzazione di marcatori molecolari ed al loro utilizzo per lo studio dell'adattamento e della dinamica della diversità genetica sulla gestione di dati di sequenza per lo studio della struttura ed organizzazione dei genomi nucleare, plastidiale e mitocondriale di alberi forestali sulla creazione di data base ed all'analisi di dati per la stima di parametri genetici. Le competenze sono testimoniate dall'abbondante produzione scientifica in riviste internazionali ad alto impatto ed alla partecipazioni a numerosi progetti internazionali finanziati dall'unione Europea. Il responsabile scientifico della commessa ha prodotto più di 100 articoli su riviste internazionali ad alto impatto ed ha svolto compiti di responsabile scientifico in progetti internazionali. Le numerose collaborazioni con riconosciute personalità scientifiche internazionali del settore (compresi i partecipanti al Network of Excellence) garantiscono un elevatissimo standard di competenze. Strumentazione Grazie alla collaborazione con il laboratorio Genexpress (Dipartimento di Biotecnologie Agrarie, Università degli Studi di Firenze) e con il corso internazionale di Dottorato di Ricerche in "Risorse genetiche delle piante agrarie e forestali" della Scuola Superiore S.Anna di Pisa (a cui collabora anche l'ipgri) e alla strumentazione già disponibile presso l'istituto (Sezione di Bari) è stato possibile utilizzare strumentazione ad alta efficienza e processività. In particolare sono disponibili: sequenziatori automatici a 96, 24 e 8 capillari e a gel, stazioni robotiche, thermal cyclers,

17 scanner Thyphoon, real time PCR, colony picker per la gestione automatizzata di librerie, microarray scanner. Inoltre è stato possibile utilizzare stutture semi-automatiche per l'estrazione su larga scala di campioni da tessuti vegetali. Piattaforme informatiche dedicate hanno permesso la gestione di dati genetici e la creazione di data base. Specifici software per la gestione ed analisi di dati di sequenze e per la stima di parametri genetici sono stati disegnati ed utilizzati. Tecniche di indagine Le principali tecniche di indagine utilizzate sono quelle della genetica di popolazione molecolare, quindi: Estrazione high-throughput di DNA, l'amplificazione via PCR di marcatori molecolari, in particolare microsatelliti e lo studio dei loro polimorfismi mediante separazione dei frammenti marcati su sequenziatori automatici; la caratterizzazione di polimorfismi SNP in geni candidati mediante l'analisi delle sequenze e analisi dei dati di popolazioni naturali. Sviluppo di marcatori microsatellite mediante la costruzione di librerie arricchite, sequenziamento dei cloni, disegno di primer e test dei marcatori. Utilizzo di marcatori neutrali (microsatelliti e isozimi) per lo studio della diversità genetica delle popolazioni di alberi forestali. Costruzione e caratterizzazione mediante sequenziamento di librerie genomiche sia nucleari che organellari. Applicazione di metodi ed approcci di analisi di dati propri della genomica di popolazione, anche basati su simulazioni, per comprendere il ruolo svolto dalla selezione e dagli altri fattori evolutivi sulle popolazioni naturali di alberi forestali e per chiarire le loro strategie di adattamento a cambiamneti ambientali. Tecnologie Collaborazioni (partner e committenti) L'attività proposta verrà svolta in stretta collaborazione con il Dipartimento di Biotecnologie Agrarie (Laboratorio Genexpress) dell'università di Firenze (Dr. F. Sebastiani, Prof. M.L. Racchi, Prof. A. Camussi), e con i Dr. C. Plomion, Dr. R. Petit e Dr. A. Kremer (INRA, France), Dr. S. Gonzales-Martinez (INIA, Spain), Dr. D. Neale (University of California, USA), Prof. G. Binelli (Università di Varese) e Prof. M. Morgante (Università di Udine) tutti esperti di fama internazionale nel settore, e con i partecipanti al Network of Excellence Europeo sulla genomica degli alberi (EVOLTREE: Evolution of Trees as Drivers of Terrestrial Biodiversity), recentemente approvato e in cui il proponente è coinvolto (24 gruppi di 14 paesi europei). Sono stati inoltre approvati due progetti EU: 1) "Developing best practice for seed sourcing of planted and natural regeneration in the neotropics" (SEEDSOURCE). 2) "Evolution of Trees as Drivers of Terrestrial Biodiversity" (EVOLTREE). Iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate Tutti i partecipanti alla Commessa sono consapevoli della necessità di auto-finanziare, per quanto possibile, lo sviluppo delle proprie ricerche attraverso progetti e convenzioni. Per questo si prevede di intensificare i contatti e le collaborazioni con gruppi di ricerca nazionali e stranieri, allo scopo di creare i presupposti per la partecipazione a bandi di ricerca con buone probabilità di successo. Relativamente al 2008, la Commessa ha fatto un passo avanti rilevante nell'acquisizione di fondi da finanziamenti esterni. Per il 2009, si attende risposta sul finanziamento dei seguenti programmi di ricerca: 1. Progetto "Tecnologie innovative per la tutela della biodiversità vegetale mediante crioconservazione e realizzazione di una CRIOBANCA del germoplasma di Citrus della Villa Medicea di Castello", 2 anno, sottoposto all'ente Cassa di Risparmio di Firenze (Responsabile: M. Lambardi); 2. Progetto "VITROFLOR - Innovazione delle tecniche in vitro per il miglioramento quali-quantitativo del materiale di propagazione di piante ornamentali (floricole e da vivaio)", sottoposto dalla Vivai Piante Battistini al Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali (Responsabile U.O. 3: M. Lambardi); 3. Progetto "CRIOVENETO - Costituzione di una criobanca (=centro di conservazione in azoto liquido) per il germoplasma vegetale del Veneto", sottoposto alla Direzione Ricerca e Sperimentazione di Veneto Agricoltura (Responsabile: M. Lambardi); 4. Progetto diricerca per la completa caratterizzazione del germoplasma olivicolo abruzzese, in collaborazione con ARSSA Regione Abruzzo (Responsabile: C. Cantini); 5. Presentazione di domanda "a sportello" presso l'arsia-regione Toscana per lo sviluppo di un sistema di monitoraggio veloce dell'olio extravergine di oliva mediante strumentazione NIR (Reponsabile C. Cantini); 6. Convenzione con la CORIPRO di Pescia (LU) per la realizzazione e gestione di un campo di moltiplicazione dell'olivo per la certificazione nazionale (Responsabile: C. Cantini); 7. Convenzione con Veneto Agricoltura su "Attività di conservazione in vitro di germoplasma vegetale" (Responsabile: M. Lambardi); 8. Collaborazione con Comune di Follonica e Società VEMAR di Grosseto per la realizzazione di un impianto pilota di fitodepurazione con utilizzazione a scopo conservativo del germoplasma delle zone umide toscane (Responsabile: C. Cantini). Inoltre si segnalano le seguenti iniziative che interesseranno l'azienda Sperimentale "Santa Paolina" di Follonica: (i) realizzazione di un campo di moltiplicazione di materiale vegetale di olivo per la produzione di piante certificate; (ii) realizzazione di giornate dimostrative per la utilizzazione di macchinari in campo destinati alla lavorazione del legno

18 di specie forestali; (iii) costituzione di campi di germoplasma frutticolo e forestale; (iv) produzione di semi certificati da destinare all'attività vivaistica regionale. Finalità Obiettivi -Identificazione di marcatori molecolari a potenziale valore adattativo. I geni candidati per i caratteri di interesse verranno trasferiti da geni ortologhi di specie modello. I geni selezionati verranno identificati mediante la costruzione di librerie cdna e librerie genomiche arricchite della componente non metilata (genica). È prevista la costruzione di una libreria BAC come supporto per l'analisi dell'organizzazione del genoma e dell'estensione del linkage disequilibrium nella specie modello. - Caratterizzazione di nuovi marcatori molecolari neutrali dei genomi nucleare, plastidiale e mitocondriale. Si prevede la costruzione di librerie arricchite in microsatelliti nucleari e il sequenziamento del genoma plastidiale della specie modello. Analisi della distribuzione della diversità nucleotidica, a diverse scale geografiche. Il ruolo dei diversi fattori evolutivi che governano la distribuzione della variazione genetica verrà verificato attraverso una metaanalisi. - Studio dell'evoluzione della diversità genetica. Metodi molecolari per studiare la dinamica della diversità genetica, l'estensione del linkage disequilibrium e sua variazione nel genoma della specie m Risultati attesi nell'anno Potenziale impiego - per processi produttivi La commessa si propone di accrescere le conoscenze relative alla diversità genetica di caratteri adattativi e quindi di fornire metodi innovativi per la conservazione, il miglioramento e l'utilizzazione delle risorse genetiche forestali e, più in particolare, per l'acquisizione di nuovi standards per la certificazione di aree ad alto valore conservazionistico. I metodi sviluppati e le conoscenze acquisite verranno utilizzati per monitorare i processi produttivi legati alla utilizzazione del legno, attraverso la tracciabilità (traceability of wood products) e l'ecocertificazione come base di un'utilizzazione sostenibile dei prodotti forestali e come strumento per combattere la deforestazione e il commercio illegale del legno. Conoscenze relative alla dinamica della diversità in ecosistemi forestali potranno essere utili per ottimizzare gli interventi selvicolturali (utilizzo dei prodotti e mantenimento della diversità genetica). Lo studio della struttura genetica può essere utile alle imprese vivaistiche per la messa a punto di efficaci metodi di campionamento e per l'impiego delle risorse genetiche individuate per la produzione di materiale di propagazione selezionato. - per risposte a bisogni individuali e collettivi Le conoscenze acquisite nell'ambito di questa commessa consentiranno di ottimizzare la gestione di aree forestali e di aree protette, comprese le riserve naturali, e di fornire guide tecniche per accrescere la fruibilità di ambienti ad alto valore paesaggistico e biologico nell'interesse della collettività. Inoltre sarà possibile un maggiore controllo sull'origine del materiale di propagazione, riducendo il rischio legato all'utilizzazione di materiale non locale, e quindi potenzialmente non adatto alle condizioni dell'area di destinazione. L'individuazione di importanti risorse genetiche forestali può portare all'istituzione di nuove aree protette con ricadute positive sul territorio e sulle produzioni locali. Lo studio della distribuzione geografica della diversità genetica e del potenziale adattativo delle popolazioni di specie forestali può essere utile agli studi ed ai programmi di miglioramento genetico. Moduli EVOLUZIONE E ANALISI DELLA DIVERSITÀ GENETICA IN PIANTE FORESTALI Istituto di genetica vegetale Sede di Firenze

19 Progetto 3 - Commesse Gestione delle risorse del territorio mediante tecnologie informatiche innovative Dati generali Progetto: Tipologia di ricerca: Sede principale svolgimento: Dip. di prevista afferenza: Responsabile indicato: Sviluppo rurale e territorio Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto di biometeorologia Agroalimentare CLAUDIO CONESE Temi Tematiche di ricerca Sviluppo di tecnologie informatiche finalizzate all'elaborazione ed interpretazione di dati territoriali, con particolare attenzione all'integrazione tra GIS e sistemi per l'archiviazione di dati ed alle più aggiornate tecnologie per la realizzazione di applicazioni GIS dedicate. Utilizzo dei dati forniti dai satelliti di nuova generazione ad alta/media risoluzione (QUICKBIRD, SPOT, ASTER, MODIS, MERIS), anche per la componente marina, a bassa risoluzione (MSG) per gli aspetti meteorologici, ed alle misure iperspettrali da aereo per la stima, tra glialtri,di parametri ecologici(ppn)basilari nello studio degli ecosistemi agricoli e forestali. I campi di applicazione delle attività di ricerca possono essere schematizzati come segue: 1)Gestione risorse idriche e salvaguardia ambientale nel settore agricolo 2)Formazione e training sulle applicazioni GIS per l'allerta precoce in campo agroalimentare 3)Gestione ecosistemi agricoli tramite GIS e DSS 4)Prevenzione e gestione del fenomeno degli incendi forestali Stato dell'arte L'applicazione di nuove tecnologie nello studio del territorio possono fornire validi strumenti sia nella gestione che nell'acquisizione di nuove conoscenze. In particolare l'uso integrato di G.I.S, database geografici e immagini satellitari ad alta risoluzione permette di avere una base di informazioni completa ed esaustiva per l'applicazione di modelli matematici per l'analisi di differenti aspetti del territorio e fenomeni naturali complessi (tematica 4). Le nuove normative nazionali ed internazionali nel campo dell'inquinamento di origine agricola, del risparmio e ottimizzazione dell'uso delle risorse naturali,della salvaguardia di ecosistemi naturali di alto valore aggiunto (foreste) danno indicazioni sulla necessità di identificare metodologie efficaci per ottenere risultati tangibili in tempi rapidi (tematica 1). La tendenza è quella di mettere a punto, a partire dai risultati della ricerca, strumenti operativi quali DSS e Sistemi software dedicati, direttamente utilizzabili da Enti ed Amministrazioni responsabili della gestione ambientale (tematiche 2 e 3). Azioni Attività da svolgere Punti critici e azioni da svolgere Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Il personale afferente ha nel tempo acquisito competenze ed esperienza consolidata che garantisce un elevato livello di conoscenze e professionalità. La partecipazione a progetti internazionali permette il costante aggiornamento sia dei ricercatori che del personale tecnico. Alle competenze di base, prevalentemente in campo agronomico ed ambientale, si sono via via aggiunte conoscenze di tipo ingegneristico (modellistica, elaborazione di dati satellitari) e la capacità di lavorare con i più moderni strumenti GIS. Strumentazione Per lo svolgimento delle attività di competenza la strumentazione di base consiste in hardware e software per la gestione di dati territoriali (server, dbase, GIS, scanner, plotter e sw per la digitalizzazione a video). Il gruppo di lavoro ha messo a punto sistemi informatici per la gestione di sensori in campo sia tradizionali che wireless. Vengono comunemente utilizzati GPS, palmari e navigatori satellitari. Tecniche di indagine L'insieme delle attività della Commessa richiede un ampio spettro di competenze (da quelle agronomiche a quelle ingegneristiche e software) che garantiscano un approccio interdisciplinare. Competenze e tecnologie di base possono essere così schematizzate: 1)Utilizzo tecnologie GIS e relativa programmazione per applicazioni dedicate, procedure automatiche di image processing (dati aerei e satellitari), elaborazione ed interpretazione dei dati territoriali, conoscenza degli ecosistemi

20 Progetto 3 - Commesse agrari e forestali, tecniche di modellizzazione degli ecosistemi, tecniche di analisi, monitoraggio e studio delle dinamiche meteorologiche della zona costiera. 2) GIS, database GIS oriented, tecniche di Earth Observation, sistemi di misura dei parametri agro-meteorologici, ecosistemici e costieri, integrazione di GIS/GPS per raccolta di verità a terra. 3) Modellistica ambientale, analisi di dati di remote sensing, implementazione di DSS ed integrazione dati ambientali per la realizzazione di possibili scenari. Tecnologie Non applicabile Collaborazioni (partner e committenti) Collaborazioni a livello nazionale ed internazionale, sono già in atto da tempo per lo svolgimento dei molteplici aspetti della ricerca. La collaborazione con Istituzioni attive nella Cooperazione Internazionale, con Enti locali e con Ministeri facilita il contatto con le problematiche ambientali e legate ai diversi territori. Inoltre fondamentali sono i contatti citati per il reperimento dei dati storici,la validazione dei risultati e la diffusione delle innovazioni sul territorio. A livello internazionale da anni è attiva la partecipazione a progetti europei. Il supporto alla ricerca viene fornito anche ad Enti privati e ditte nazionali ed estere. Per le tematiche ai punti 1), 3), e 4)sono attive collaborazioni con il, MIUR, vari Enti Regionali in Italia, U.E., Dipartimenti di varie Università italiane quali Napoli (Federico II),Torino,Tuscia, per le attività dei punti 2) e 3) le collaborazioni sono attive anche con il Ministero Affari Esteri, WMO, Agrimet e Paesi dell'area Saheliana. Iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate Particolare attenzione sarà dedicata alla costituzione della società consortile prevista per la creazione del Distretto Tecnologico Agrobio e Pesca compatibile Sicilia. Il Distretto Tecnologico costituirà un soggetto privilegiato nella gestione dei fondi strutturali destinati alle regioni della convergenza. Finalità Obiettivi Le attività programmate si propongono i seguenti obiettivi: modellizzazione delle relazioni ed interazioni che intercorrono tra le varie "componenti" del territorio e tra differenti sistemi naturali. analisi ed applicazioni dei dati ottenibili da telerilevamento, studio delle possibili applicazioni dei GIS al settore agricolo e forestale ed integrazione in questi di modelli matematici studio di metodologie innovative per l'ottimizzazione nell'uso delle risorse in campo agricolo ed orticolo. Risultati attesi nell'anno Potenziale impiego - per processi produttivi Le attività di ricerca sono finalizzate all'implemetazione di prototipi SW e DSS in ambito agroforestale ed agrometeo che possano successivamente essere utilizzati per la realizzazione di strumenti sw operativi. - per risposte a bisogni individuali e collettivi - Prevenzione, monitoraggio e gestione dei rischi naturali. - Previsioni e proiezioni in funzione di differenti variabili ambientali. - Supporto agli Enti locali per studi scientifici relativi a particolari emergenze territoriali. Moduli Gestione delle risorse del territorio mediante tecnologie informatiche innovative Istituto di biometeorologia Sviluppo ed applicazione di metodologie per l'impiego di dati aerosatellitari nell'ambito del monitoraggio del territorio agro-forestale e dei processi e delle dinamiche interni agli ecosistemi naturali Istituto di fisica applicata "Nello Carrara"